Синтез и превращения моно-диаминопроизводных симм-триазина тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

1 Я

ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М.ГУБКИНА

На правах рукописи

БЕГОЛЬ К. МОХАМЕД

УДК 547.826: 542.953: 543.51

СИНТЕЗ И ПРЕВРАЩЕНИЯ MOHO- И ДИАШЮПРОИЗВОДНЫХ СИММ-ТРИАЗИНА

02.00.03 - ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандйдата химических наук

Москва - IS9I

Работа выполнена в Государственной академии нефти и газа имени И.Ы.Губкина

Научные руководители: доктор химических наук, профессор КАРАГАНОВ P.A. кандидат химических наук с.н.с. КЕЛАРЕВ В.И. Официальные оппоненты: доктор химических наук, профессор ВАГАБОВ Ы.В. доктор химических наук, профессор ШВЕХГЕЙМЕР Г.А. Ведущая организация: Химический факультет Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова

г

Защита диссертации состоится Ч

в _ часов на заседании специализированного совета

Д 053.27.11 при Государственной академии нефти и газа имени U.U.Губкина по адресу: II79I7 ГСП-I, Ыосква В-2%, Ленинский проспект, 65.

С диссертацией mosho ознакомиться в библиотеке академии.

Автореферат разослан ". -II ». jjlXxtSpS1 1991 г. Ученый секретарь специализированного

совета, кандидат технических наук q/TLs^/^. Л.П.ЗУБАНОВА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Химия соединений ряда симм-триазина (1,3,5-триазина) является одной из перспективных и интенсивно развивающихся областей современной химии гетероциклических соединений, что обусловлено своеобразием их свойств и большой практической ценностью. Производные симм-триазина применяются в качестве лекарственных препаратов, химических средств защиты растений, красителей, сцинциляторов, пластификаторов, термостойких присадок и добавок различного назначения к углеводородным топливам, смазочным маслам, полиолефинам и каучукам, мономеров для получения термостойких полимерных материалов, а также в ряде других отраслей народного хозяйства.

В то же время анализ литературного материала показывает, что до настоящего времени имеются крайне ограниченные сведения о моно-и диаминопроизводных сими-триазина, включающих алкильные радикалы состава С^...Сд или пиридильные фрагменты. Соединения такого типа могут представить определенный интерес как потенциальные биологически активные вещества, а такзе в качестве веществ с широким спектром прикладных свойств.

Следует такке отметить, что в химии сиыы-триазина в последние годы наблюдается повышенное внимание к синтезу замещенных симы-триазинов реакциями циклоконденсации с участием функциональных производных карбоновых кислот - хлорангидридов, эфиров, нитрилов, ими-ноэфиров, амидинов и др.

В соответствии с вышеизложенным мы считали, что разработка методов синтеза амино- и диамино-симм-триазинов, содерзащюс алкильные или пиридильные фрагменты, поиск оптимальных условий их образования из доступных производных алифатических кислот состаза С^.-.Сд и пиридинкарбоновых кислот, а тагае изучение их сзойств предстаздя-

ет собой актуальную задачу, решение которой имеет теоретическое и прикладное значение.

Отдельные разделы данной работы выполнены в соответствии с планом КНТП 0.10.08 "Реактив" (постановление ГШ СССР VI 555 от 30.10.1985 г.).

Цель работы. Настоящее исследование посвящено разработке методов синтеза аминопроизводных симм-триазина, содержащих алкилъные или пиридальные радикалы, на основе функциональных производных: алифатических кислот состава С^.-.Сд и пиридишарбоновых кислот. Б соответствии с этим в работе решались следующие конкретные задачи:

1. Изучение реакций конденсации гуанидина и его производных

с нитрилами, иминоэфирами и эфираык указанных выне кислот, приводящих к 2-амино-4,6-диз аыещенныл сиш-триазинак.

2. Разработка методов синтеза ^-замещенных 2,4-диамино-симм-триазинов на основе сложных зфиров алифатических и пиридинкарбоно-вых кислот и бигуанидов.

3. Разработка методов синтеза 2-амино- и 2,4-диамино-сиик-триазинов на основе 2-алкил- или 2-пиридил-4,6-бис(трихлорыетил)-сюш-триазинов.

4. Изучение некоторых химических превращений синтезированных аминопроизводных симм-ариазина.

5. Поиск путей возможного практического применения синтезированных соединений.

Научная новизна. В работе впервые проведено систематическое исследование реакций конденсации нитрилов, иыиноэфиров и сложных зфиров алифатических и пиридинкарбоновых кислот с гуанидином и его производными- ^-ацилгуанидинами, ^-ивдоилгуанидинаш и бигу-анидами. В результате этих реакций синтезированы 2-амино- и 2,4-диашшо-сиим-триазины, содержащие алкилъные или пиридальные ради-

калы. Впервые изучены реакции совместной циклотримеризации с три-хлорацетонитрила с алифатическими нитрилами состава и нит-

рилами пиридинкарбоновых кислот, приводящие к соответствующим 2,4-бис(трихлорметил)-6-замещенным симм-триазинам. Изучены реакции нуклеофильного замещения СХ^С-группировок в соединениях такого типа и установлены основные закономерности протекания этих реакций.

Практическая ценность. Разработаны новые методы получения производных сиш-дриазина, включающих алкильные или пиридильные заместители, обеспечивающие высокий выход и чистоту целевых соединений.

Из синтезированных в данной работе симм-триазинов 32 соединения прошли госрегистрацию в ВНЦ по безопасности лекарственных средств (НИИлексредств). Показано, что некоторые из них проявляют диуретическую, противовоспалительную, анальгетическую и седативную активность.

Установлено, что некоторые из синтезированных в данной работе симм-триазинов обладают гербицидным и фукгицидным действием, а также являются противоизносными присадками к смазочным маслам, эффективными ингибиторами полимеризации винилароматических мономеров, ингибиторами коррозии стали в кислых средах и катализаторами мек-фазного переноса.

По результатам выполненных исследований в рамках КНТП "Реактив" разработаны 14 методик синтеза новых химических реактивов, на которые утверждены отраслевые технические условия.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзной конференции по ПАВ и сырью для их производства (Волгодонск, 1984 г.) и на I Региональной совещании по химическим реактивам республик Средней Азии и Казахстана (Душанбе, 1986 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 3 статьи и 4 тезисов докладов.

Сбъеи Работы. .Диссертация состоит из БЕедения, четырех глав, включающих обзор литературы, обсуждение результатов и экспериментальную часть, биводов и списка использованной литературы ( 38? наименования}. Диссертация изложена на страницах машинописного текста!, содергпг ЗЬ таблицу к 3 с:сзн.

ОСВСВННЕ РЕЗЯЬПТЫ РЛБОШ И ЕХ ОБСУЖДЕНИЕ

I. Синтез ыово- и дкаонопроизводасс сиаи-ярибакна 1.1с Синтез 2-ешшо-4,6-дагвмещенных скш-гриезиков

Е-аиико-4,6-дазакеценнне сшш-ариазЕна, вкгючгавд© ггшжьвые кла лирвдклышз аагвегители, в данной работе били скЕхеэироганы кзекояыиша аегодаая, которые обычно пршскяагся' пра получении еаи-¡ю-сиш-трагзЕНОБ подобного типа: конденсацией ззиерххов .алифатических кислот (1...5) к Екгрилов шридинкарбоновЕз каста (¿...6) с гуагадоюы (штег /-)? конденсацией ^-аЕЕЯгуенздинсв (Д..«15, В1«««с§) с зшгрклаки различных киежог (ыегода Б а В)? кекдеиегдие;: у -ацилгуекияинов с шазюздарзиа карбонозжг кислот (аетогы Г к Е) и коцденсацие£ V -аивдоилгуаЕзгинов Ш««.50) с алифати-

ческих к кирид22карйоЕовых :аслот (метод 1).

Слезет огзегаи, тао изгеси Б...Б геггеггпат еиаезгрэваяь сапно-сниИгЕргезиЕы, ссдерзазде в кольце разс^Пох: бскэсгигеля (си. схеау I).

Е результате адклоконденсации шгарллов капроновой (I), гканто-(Ю» пеларгоногой (5), пиколиновой (4), шеохшювой (5), и кзо-векохинозой (6) кисло! с гушшданом образуются 2-гмано-4,6-диал-кил-саык-гриазины (?..«9) и с-ашшо-^б-дипирйдил-сиш-триазнны (10...12) (ыеход А).

NH;

CoHcOWt ,

2Я-CSU + -Wz 2 5 , Y

1...G УН Н-С^ОНД.^^

1^7 К = С5ап; 2, 8 В = С6И13; 3, 9 R.= C8HI7; 4, 10 R = 2 - Pf^; 5,ПЬЗ - ff); 6, 12 R в 4 - Ps®).

Лучший выход симм-триазинов 7...12 (52...65$) достигается при продолжительном (18...20 ч) нагревании реагентов (молярное соотношение 2:1) в бутаноле в присутствии каталитических количеств зти-лата натрия. При этом наряду с аыино-сиш-триазинами 7... 12 были вделана яеидантяфицированные высокоплавкие продукты побочных реакций (т.пл. > 350°С), плохо растворимые в большинстве органически: растворителей. Несмотря на широкое варьирование условий реакции циклоконденсации, наы не удалось повысить выход целевых соединений и избегать образования побочных продуктов.

Установлено, что конденсацию ^-ацилгуанидиноз (13...15) с алхилнитрилами и цианопиридинами наиболее целесообразно проводить при нагревании реагентов (молярное соотношение 1:3) в ДМФА ила ати-ленглихоле при I50...I75°C в течение 8...12 ч; при этом соответствующие 2-аиино-сиы№-триазины 16...24 образуются с выходом 70».. (метод Б).

Кроке того, для синтеза некоторых амино-симм-триазикоз данного типа (соединений 7, П, 16, 18, 20, 22, 23, 30.. .32) ш ислользоза-ли альтернативный способ - взаимодействие ^-эцилгуаниданов 25... 28 с нитрилаын различных кислот (I, 5, 33...37) (метод В). Было найдено, что конденсацию Ктацилгуанидиноз 25...28 с нитрилами капроновой (I), никотиновой (5), бензойной (33), фурэн-2-карбонозой (35) и тетрадекановой (37)кислот следует проводить при нагревании

Здесь и далее 2 - Ру = пирид-2-ил; 3 - Ру = пирид-З-ил;

4 - Ру = пирид-4-ил.

Схема I

Я-СэР/ ф Л-С-КИ-С-КНг

О Л/А/

г-С-Ш-С-Шг. +К-С г к

Методы получения 2-эш1но-4,6-дизаыещенных симм-триазинов _Метод Б Метод Д

и о

и

ь/И

"УН

ОС2Н* н и о М

уз... /г

-н2о

Метод В

-н2о

Метод Г

-с2н5он -н2о ~ —

-с2н5он -НгО

Метод Е

-с2н5он -н2о

ь-со-ын-с-ыч*

ыи

25 27

о 1С -м-С-мИг + КСоаС^И,-ч а, Ш е/Н

>¥8... ьО

I

о\

I

1»Л» 1£, 20, 23, 2£>, 38, 45 РрС5Н11', 3, 17 В. =С8Н1?; 26, 29 К=СбН13; 4, 21, 39, 51, 53 £=2-Ру; 1, 18, 22, 24, 27, 30, 40, ¿5, 46 В=3-Ру; б, 19, 28, 31, 32 &=4-Ру; 13, 16... 19, 33, 41, 48, 51 К =С6Н5; 14, 20...22, 34 Б = С13С; 15, 23, £4, 35, 44 й = фур-2-ил$ 29, 30, 32, 36 К = СН3; 7 В = С5НП; II, 45, 49, ¿2.®-" 3-рУ5 ¿1» 51 К = С13н27* 50. §1 » = индол-3-ил;

43, 47 Р- = индол-3-илметил; 52 К = 5-нитрофур-2-ил

до 145...160°С в течений б...8 ч в избытке нитрила. При использовании трихлорацетонитрила (34) или ацетонитрила (36) соответствующие 2-ашшо-симм-триазиш (20, 22, 29, 30, 32) образуются с выходом 48...54£ при продолзительноы кипячении (18...22 ч) ^-ацил-гуанидиноз 25...28 в избытке нитрила» Следует отметить, что исходные К/-ацилгуанидины (13...15, 25...23) были синтезированы с выходоц 76...93% при нагревании эквимолекулярных количеств этиловых эфироз соответствующих кислот с гуанидином з течение 10...12 ч.

Логическим развитием последних двух методоз получения ашгао-симм-триазинов представляется введение в реакцию с (^-ацилгуани-динами 13...15 реакционноспособных иминоэфиров капронозой (38) и пиридиккарбоновых (39, 40) кисло? (метод Р). В этом случае соответствующие 2-г'мшо-сиш<-тригзины (соединения 16, 18, 20, 21, 23, 24) образуется с выходоц 82...91$ после непродолжительного кипячения эквимолекулярных количеств реагентов в абсолютной этаноле.

3 аналогичных условиях из ^-(пентилкарбонил)- (25) к 5Е-(пирид-3-илкарбонил) гуанидина (27) и этиловых иминоэфиров различных карбоновых кислот (38, 39, 41«..44) с выходои 83-9555 синтезированы 2-амйно-4,6-дизамещенные симы-триазины (7, П, 16, 18, 24, 45...47) (метод Д).

Конденсация У-ипидоилгуанидиноз 48...50 с эфирами алифатических и гетероциклических кислот проходит з мягких условиях - при кипячении эквимолекулярных количеств реагентов з течение нескольких часов в спирте - и не сопровогдается образованием побочных вещестз; при этом выход целевых 2-анино-сиин-триазиног (17, 18, 30, 45, 46, 51...53) составляет 80...92$ (метод Е).

Состав синтезированных 2-анино-4,6-дизвмещенных симм-триазиноз 17...12, 16...24, 29...32, 45...47, 51...53) был установлен на ос-

новании данных элементного анализа, а строение подтверждено данными ИК—, ПМР- и масс-спектров.

В ИК-спектрах 2-амино-симм-триазинов наблюдаются максимумы поглощения переменной интенсивности в области 1575...1550, 1420... 1405, 1120...1090, 1010...990, 815...805 и 715...695 см"1, характерные для валентных, "дышащих"-, внеплоскостных и плоскостных деформационных колебаний кольца симм-триазина.

В области валентных колебаний а/Н в спектрах всех соединений имеются две широкие полосы поглощения: одна из них наблюдается в диапазоне 3335...3285 си"1 (^ другая проявляется в интер-

вале 3190...3150 см"1 ^Н). Такое положение и форма дублежа валентных колебаний N Н свидетельствует о наличии в этих соединениях в кристаллическом состоянии прочной водородной связи. Интенсивные полосы поглощения в области 1670...1635 относятся к ножничным колебаниям связей А/Н в первичных аминогруппах, что характерно для амино-симм-триазмнов.

В спектрах ПМР синтезированных соединений сигналы протонов . групп ^Н^ представлены в виде уширенных синглетов интенсивностью в две протонные единицы в интервале 5,62...6,65 м.д. В спектрах 2-амино-симм-триазинов, содержащих алкильные радикалы (соединения 7...9, 16, 17, 20, 23, 29, 31, 45), для протонов этих групп характерны три группы резонансных сигналов. Сигналы протонов нетильних групп представляют собой симметричные триплеты при 1,08...1,16 м.д. Сложные ыультиплеты в интервале 1,26...2,16 м.д. следует приписать протонам метиленовых звеньев, а несимметричные триплеты, интенсивностью в две протонные единицы, смещенные в слабое поле (3,06... 3,18 м.д.) - группам С!^, непосредственно связанным с триазиновым кольцом.

Протон|| пиридиновых циклов в спектрах симм-триазинов, содер-

жащих пиридильные фрагменты, дают цультиплетные сигналы в интервале 7,05...7,54 ц.д.

Масс-спектры полученных 2-амино-симм-триазинов также подтверз-давт предложенное строение. Найденные молекулярные массы веществ соответствуют расчетным, а характер дальнейших фрагментаций, подтвержденный метастабильными переходами, согласуется с приведенными структурами.

В масс-спектрах изученных соединений присутствуют пики молекулярных ионов И*, стабильность которых зависит от типа заместителей Я и Наименьшую устойчивость (\а/м = 1,8 ...2,5£) имеют молекулярные ионы 2-амино-4~трихлорметил-6-замещешшх симм-триазинов (20...22), а наибольшую = 14,2...22,5%) - молекулярные ионы 2-амино-4,6-дипиридил-сими-триазинов (10...12) и 2-амино-4-пиридил-6-фенил-симы-триазинов (18, 19).

1.2. Синтез -замещенных 2,4-диамино-симм-триазинов, содержащих алкильные или пиридильные радикалы

Известно, что М-замещенные 2,4-диаиино-6-алкил(арил, гета-рил)-симы-триазины (гуанамины) образуются в результате конденсации сложных эфиров с бигуанидами. Однако, несмотря на широкое использование в этой реакции различных эфиров, в литературе до начала нашей работы имелись ограниченные сведения об участии в реакции с бигуанидами эфиров алифатических кислот состава С^.-.Сд и кислот пиридинового ряда.

В данной работе с целью синтеза указанных производных симм-триазина изучена циклоконденсация этиловых эфиров капроновой, энан-товой, пеларгоновой, пиколиновой, никотиновой и изоникотинозой кислот с ^ -замещенными бигуанидами (54...60). Исходные бигузниды в виде гидрохлоридов были синтезированы при кипячении гидрохлоридов

соответствующих ашков с дициандиамидом в толуоле или ксилоле.

t/Hz

^кЫиа +Ыгс-«н-с-ь'Иг JL+. zYtJ-C-M-C-MtUce ЬСооЬНг^ (Л" а -Сгноен ^Ч,/^ , NU ÜH ыы

S4 . ¿0 64...$0

54, 61 ...65, 65...71 55, 64, 72...74 sW^Hj?

56, 65, 75, 76 RW^Hg; 57, 77...79 K^CgHj, £?=H; 55, 66, 80

Г?=сстеЬурял, Вг=Н; 59, 67 pJ=l£=HOCH?CH?; 60, 68 li=HOCH,CHo,^=H;

61, 64, 66 62» К=06Е13; 63 , 65 , 67 В =CgHI7; 69, 72, 75,77

70. 73, 76. 60 к=3-Ру; 71, 74, 76, 75

Найдено, тес конденсацию зфиров указанных енне кзслог с гидро-хяоркдвни бкгуанидоз (54...60) следует прсгсдкзь в две стадия. Еа первой стадии из солей битузнндов выделяли основания бигуанидов; для этой цели наиболее подходящим реагентом является зтилат натрия в растворе абсолютного этанола. Вторую стадия реакции проводили при кипячении зкЕйиолекулярншс количеств бигуанида и соответствующего 2{ира е ваансле е течение 14...20 ч ъ присутствии каталитически количеств етилата натрия. При проведении реакций в указанных условиях еыход ^-заиецешщс 254-диаииЕО-6-алхил-сиш-1риазинов (61... 68) составляет 62...89?, а ^-замещенных 2,4—диаыино-б-пирздил-сшш-триазинов (69...80) - 67...81^.

В данной работе для получения пиридилсодеркащих 2,4-диаыико-. сЕии-триазинов была такке использована циклоконденсация N -(пирид-2-1".л) бугуанида (Б1) с эфирами различных кислот.

f/Hi

')u -CzHsOH

M ^ -И20

И гг-15

82 Е=Н, 83 Е=СН3, 84 Е=С5НХ1; 85 Е=С1СН2, 86 Е=СР3, 87 R=C6H5, 88 К=фур-2-ил, 89 R=3-Py

Конденсацию бигуанида 81 с зфирами карбоновюс кислот проводили в аналогичных условиях; причем было установлено, что продолжительность реакции и выход целевых 2-амино-4-(пирид-2-иламино)-6-заые-щенных симм-триазинов (82...89) зависят от природы и реакционной способности исходных эфиров. Так, при использовании эфиров уксусной и капроновой кислот соответствующие симм-триазины 83 и 84 образуются с выходом 74...11% после кипячения реакционной смеси в этаноле в течение 10..„12 ч. Соединения 82, 85 и 86 были получены с выходом 50..«75$ после нагревания бигуанида 81 с зфирами муравьиной, хлоруксусной и трифторуксусной кислот в течение 4...5 ч. В то же время симм-триазины 87...89 образуются с выходом 51...5856 из эфиров бензойной, фуран-2-карбоновой и никотиновой кислот после нагревания в течение 16...20 ч.

Строение всех синтезированных У -замещенных 2,4-диамино-симм-триазинов 61...80 и 82...89 было подтверждено данными ИК-, ШР- и масс-спектров.

В спектрах ШР указанных соединений все сигналы протонов групп

представлены в виде уширенных синглетов в интервале 6,70... 7,С5 м.д. Б спектрах симы-триазинов, содержащих диметилашшогрушш (соединения 61...63 и 69...71), сигналы протоноз зтих групп проявляются в виде двух синглетов =5,5...8,5 Гц). Это можно объяснить заторможенным вращением вокруг связи C-N , что обусловлено

сопряжением р-электронов экзоциклического атома азота с кольцом симм-триазина.

При анализе масс-спектров сиш-триазинов 61...80 были выявлены некоторые общие закономерности распада молекул под электронным ударом. В масс-спектрах всех изученных соединений присутствуют пики

молекулярных ионов (M**), стабильность которых зависит от склонности. заместителей к фрагментации под действием электронным ударом.

Диссоциативная ионизация M -замещенных 2,4-диамино-б-алкил-симм-триазинов (61,...68) протекает по нескольким конкурирующим направлениям. Наиболее заметные направления фрагментации для соединений 61 ...66 обусловлены ^-распадом связей С-С алкильных радикалов с элиминированием алкека состава Crt_jH2n,_2 в результате перегруппировки Мак-Лафферти. При этом образуются осколочные ионы интенсивность пиков которых является максимальной в спектрах этих соединений. Параллельно протекающий выброс алкильного радикала состава Cfi-2H2n-3' приводящий к иону Ф2, проявляется в масс-спектрах в меньшей степени.

№ _ ыиг. !+• fHz I4"

(Cn-¿Hsn-sj "Сп-(Нг«-г

л (сиг *

ф2 + ff

В масс-спектрах ^-замещенных 2,4-диамиво-6-лиридил-сиш-триа-зинов (69...80) пики молекулярных ионов имеют максимальную интенсивность. Для молекулярных ионов соединений 69.».76 характерна фрагментация, связанная с распадом диалкиламиногрупп. Однако в масс-спектрах сиш-триазинов 69...80 имеются пики средней интенсивности с ш|г 105, которые могут быть обусловлены ионами /РуС WH/+, образующимися при распаде цикла симм-триазина и миграции атома водорода к зарянеиному осколку.

1.3. Синтез 2-амино- и 2,4-диамино-симм-триазинов на основе 2,4-бис(трихлорметил)-6-замещешшх симм-триазинов Известно, что трихлорметильные радикалы, связанные с кольцом симм-триазина, активируются под влиянием последнего и легко замещаются различными группировками (НО, ЕО, ^H^, К HR, сы 2 ДР»)» С этой точки зрения нам предоставлялось интересным и целесообразным использовать в качестве ключевых соединений для получения аьшнопро-изводных 2,4-бис(трихлорыетил)-6-замещенные симм-триазины, содержащие алкильные или пиридильные радикалы.

I.3.I. Синтез 2,4-бис(трихлорметил)-6-замещ8нных симм-триазинов Одним из наиболее перспективных методов синтеза производных симм-триазина, содержащих трихлорметильные группировки, является реакция смешанной циклотримеризации трихлорацетонитрила с различными циансодержащими соединениями. Однако, несмотря на обширные исследования в этой области, в литературе имеются лишь ограниченные сведения об участии в этих реакциях нитрилов алифатических кислот и практически отсутствуют сведения о реакциях с нитрилами гетероциклического ряда.

Совместную циклотримеризацию алкилнитрилов ¿...3 с трихлораце-тонитрилоы (90) проводили при молярном соотношении реагентов, равном 1,5:1,0...1,4:1,0, в присутствии газообразного HCl как катализатора. Реакционную смесь насыщали сухим HCl при -I5...-I0°C, выдер-зивали при комнатной температуре и затем нагревали в течение 2 ч при I00...I20°C для завершения циклизации. В этих условиях выход целевых 2,4-бис(трихлорметил)-6-алкил-симм-триазиноз (91..¿93) составляет 72...84^.

4...3 50

на

äjC » сьс^съ

31.. .93 34

I, 91 Я=%НП; 2, 92 HI3; 3, 21 Р=С8 HI7

Было найдено, что в качестве побочного продукта образуется 2,4,6-трис(трихлорые1ил)-симм-триазин (94) - продукт гомоциклотри-ыеризации нитрила 90, выход которого составлял 8...12%. Несмотря на предпринятое варьирование условий реакции - изменение соотношения реагентов, температуры, продолжительности реакции, а такие при использовании растворителей или иных кислотных катализаторов - нам не удалось полностью исключить образование этого побочного соединения и тем самым повысить выход целевого продукта реакции.

Известно, что 2,4-бис(трихлорметил)-б-арил-сиым-триазины образуются с высоким выходом при взаимодействии ароматических нитрилов с трихлорацетонитрилом в присутствии газообразного HCl и каталитических количеств AIBfj. В данной работе мы решили распространить этот метод на получение 2,4-бис(трихлорметил)~6-пиридил-симм-триа-зинов (95, 96).

Было установлено, что наилучший выход симм-триазинов 95 и 36 (78...84£) достигается при пропускании сухого HCl # смесь нитрилов 5 иш_6 и нитрила 90 (молярное соотношение 1:2) в инертном растворителе (эфире, хлороформе или нитрометане) в присутствии 5% иол. AIBfj при -10,..-5°С с последующим задерживанием реакционной смеси в течение 12 ч при 20°С и нагреванием при 95...100°С в течение 1,5...2 ч для завершения циклизации.

В данном случае в реакционной смеси не было обнаружено даже следов побочного продукта гомоциклотримеризации нитрила 90 - симм-триазина 91.

Строение синтезированных симм-триазинов 91...96 было подтверждено данными ИК-, ШР- и масс-спектров. В ИК-спектрах этих соединений наблюдаются максимумы поглощения переменной интенсивности в об-

Jf>£

5, 95 E=3-Py; 6, 96 Я=4-Ру

К

ifif

ласти 1535...1520, 1405...1400 (валентные колебания кольца), 1105... 1095, 1015..ЛОСЮ ("дыпащие". колебания кольца), 812...805 (внеплос-костные деформационные колебания кольца), 780...770 (C-CI) и 695... 680 см-1 (плоскостные деформационные колебания кольца).

В цасс-спектрах симм-триазинов 91...96 наблюдаются малоинтен-сивныв пики молекулярных ионов ЬГ* (2,5...5%)- Характер цулмиплета пиков Ы*' свидетельствует о наличии в молекулах соединений 91...93, 95 и 96 шести атомов хлора. Основной путь фрагментации молекулярных ионов М*' в спектрах этих соединений обусловлен элиминированием последовательно шести атомов хлора, причем пики ионов /М-С^/*"* имеют максимальную интенсивность, а пики ионов /М-CI/1"* - интенсивность 35...67$ от максимальной. В масс-спектрах этих симм-триазинов присутствуют также заиетные пики ионов с Wz 117 (CI^C*) и пики конов /И-СЬС/**.

1.3.2. Взаимодействие 2,4-бис(трихлорцетил)-6-замеценных еиш-триазпнов с. аммиаком и алифатическими аминами Было найдено, что при взаимодействии симм-триазинов 91...93, 95 и 96 с аммиаком, диметиламином и фурфурилашшом замещение три-хлорметильных групп может протекать ступенчато - в зависимости от условий реакции происходит четкое замещение либо только одной, либо обеих С17С-групп.

^ г. £

v4 &гин . ¿g'cw ¿A*

Ш^г^не.'*.1 м_ js<c 1¿ÁCC/ izo.. УМг

-снсез 4 -2£HCfj к

20, 13,3^96 <°3...ijfo

Ш, 91, Ж. I®. 107, I® K=C5HIr; 92, 97, 104 E=C6HI3; 93, 99 B?C8HI7; 22, 95, ICO, ICE, iffi, IQB, ПО &=3-Py; 96 , 98, 106 B.=4~?y; 20, 22,97, 103...IG6 S?=bíf=H; 99, ICO, 107, Ш R^P^CHj; Ü! Ш, Ш? .Ш ^=фурфурил,-Е^=Н

При обработке 2,4-бис(трихлорыетил)-симм-триззинов 91...93, 95 и 96 водный раствором аммиака или диметиламина при 30...35°С замещается только одна группа CIjC и с выходом 83»..38% образуются 2-амино- (20, 22, 97, 98) или 2-диыетиламино-4-трихлорметил-6-заме-щенные симм-триазины (99, 100). Замещение одной CIjC-группы в симм-триазинах 91 и 95 на остаток фурфуриламина проводили в аналогичных условиях в инертных растворителях - диоксане или бензоле.

Заместить обе трихлорметильные группы в указанных выше соединениях на амино- или диметилашшогруппы удается лишь при проведении реакции в более жестких условиях в безводной среде. 2,4-Дизмино-(105...106) и 2,4~бис(диметиламино)-6-замещенные симм-триазины (107. 108) были получены с выходом 68...73J5 при пропускании газообразных аминов в раствор симм-триазинов 91...93, 95 .и 96 в ДМФА при 150°С, а 2,4-ди(фурфуриламино)-6-замещенные сиш-триазины (I09t НО)- с выходом 80...82% при нагревании (I20...I30°C) соединений 91 и 95 с избытком фурфуриламина в диоксане под давлением.

В аналогичных условиях можно также синтезировать ^ -замещенные 2,4-диамино-синм-триазины смешанного строения. Например, при пропускании амшака в раствор симм-триазина 100 в ДМФА при 150°С или диметиламина в раствор соединения 22 с выходом 78...82% образуется 2-амино-4-диметиламино-6-(пирид-3-ил)-симы-триазин (70).

Состав и строение синтезированных амино- (97...102) и 2,4-ди-амино-симм-триазинов (103...ПО) хорошо согласуются с данными элементного анализа, ИК-, ПМР- и масс-спектров. Кроие того, строение некоторых соединений было подтверждено встречным синтезом. Например, 2,4-диамино-6-замещенные симм-триазины (103...IOS) были синтезированы с выходом 70...75% по известным методам циклоконденсацией соответствующих нитрилов с дициандиамидоз.

- 17 -

2. Химические превращения 2-амино- и W -замещенных 2,4-диамино-сиим-триазинов

2.1. Цианзтилировэние

В литературе до начала нашей работы практически отсутствовали сведения о цианэтилировании ашнопроизводных симы-триазина. В связи с зтки представлялось интересным и перспективным изучить реакции цианэтилированая в этом ряду гетероциклов на примере синтезированных нами амино-симм-триазинов, содержащих алкильные или пиридильные радикалы.

Циснэтилирование 2-аыино-сими-триззинов и 2- а ми но-4~ д и не т и л а-шшо-симм-триазинов проводилось при нагревании (60...30°С) их с избытком акрилонитрила в подходящем растворителе (диоксан, ацетонит-рил, ДМФА, этилеетликоль) в присутствии каталитических количеств КОН. В результате с выходом 60...81% образуются соответствующие ^ , ^ -дицианзтилъные производные III...117.

yCHtCHtCU

Ute У^снгс^сы

fy . ^L^ fl

цА^ц eo...go-с -¿<<„>>¡1!

7, <Н, ZO, 22,2«, 1±1...<Н1

6J, тО

7, Ш EpEI=C5Hii; и, П2 R=pJ=3-Py; 20, ИЗ KfC^jj, Б?=С13С; 22, П4 Б=3-Ру, В?=С13С; 24, 115 R=3-?y, Бг=фур-2-ил; 61, 116 ВрСзН-гр В?=(СН3)2И ; 70, 117 Р^з-Ру, Б? =(СН3)2Н

Было установлено, что продолжительность реакции и выход бисад-дуктов III...117 в первую очередь зависят от природы заместителей в исходных симм-триазинах. По уменьшению реакционной способности в реакции цианэтшшрозания изученные аиино-симм-триэзины можно расположить в следующий ряд:

20, 22 > П, 24 > 7 > а, 70

- 18 -

Состав синтезированных дицианэтилъных производных III«».II?

был установлен на основании данных элементного анализа, а их строение подтверждено данными ИК-, ШР- и масс-спектров.

В ИК-спектрах этих соединений отсутствуют полосы поглощения в области 3400...3100 см-1 и в области 1670...1645 см-1, характерные для валентных и деформационных колебаний ЫН в первичных аминогруппах. Наряду с этим в спектрах симм-триазинов III...II7 наблюдаются интенсивные максимумы поглощения в области 2240...2220 см-1, характерные для колебаний цианогруппы.

2.2. Синтез производных симм-триазина, содержащих фрагменты мочевины

Известно, что среди N -моно- и N ,N -дизвмещенных триази-нилмочевин найдены вещества, обладающие бактерицидной и противоопу-пухолевой активностью, а также перспективные пестициды. В данной работе с целью синтеза производных такого типа изучено взаимодействие амино-сиш-триазинов, включающих первичные аминогруппы, с нитро-мочевиной и арилизоцианатами.

ЦНСОУНг

. NH¿ NHCONHkr

R. н+ ¿ ~ % ЛД g-í

И, П8, 132 R=EI=3-Py; 17, 119,127 R=CgHI7; ^СЛЦ; 20, 1201 128 R=C5Hn, R^CIjC; 22, 121,-129, дз 8?=3-Ру,CIjC; 24, 122, 130 R=3-Py, Р?=фур-2-ил; 30, 123, 134 Í=3-Py, £=CK3; 68, 124 P=C8HI7, RI=H0CH2CH2 WH;63,I3I RPC8HI7, K*=(CH3)2fV ; 70, 125, 135 S=3-Py, Rx= (CH3)2fJ; 98, 126, 136 R=4-Py, R1^^;^...!^ Ar =C6H5; 132...136 Ar =4-CICgH^

Установлено, что конденсацию амино-симм-трназинов с нитромоче-викой следует проводить при кипячении эквимолекулярных количеств

реагентов в этаноле в присутствии каталитических количеств конц. I^JO^. Нагревание реакционной смеси продолжали до прекращения выделения оксидов азота (8...10 ч). В этих условиях выход-2-уреидо-4,6-дизамещенных сшш-триазинов составлял 75...92$.

Взаимодействие амино-сини-триазинов с фенилизоцианатсм и 4-хлор-феняхяз оцианагоц проводили при нагревании эюшнолекулярнгк колячесгв реагентов в течение нескольких часов в инертном растворителе (диок-caHet днглиие, СйА); 2-(^2-8рилуреидо)-4,6-дизамещенные сгаш-гра-азины (Х27».«126) образуются при этом с выходом 85..»95%.

Строение. синтезированных сриазинялмочевин П8...136 подтверждено данными Кд- н масс-спектров.

2.5. Сгжиэгшгарование ашнопроизводных скма-гриазЕна

С целью получения аеионогенншс ШЗ sa основе саагезированнкх аккно-сима-гриазинов в данной работе было изучено схсизтглирование 2-ашно-4-дкнетила!й1но-6-заиещенных сима-триазпнов (61, 63. 70) н 2-амипо-4-ди(2-оксиэгил)ашшо-б-октил-сиш1-!гряазина (67).

Конденсация оксида этилена с указаннкии маш-сриазинаия проводили з актоклаве при еысокой концентрации оксида эталона. Продукты сксиэтилировшш счкщали от побочно образующихся позшзтиленгликолей эксгатсцией ыеииэюшсзгокок. Степень окскзтилироввния ( п ) лслучен-еых вещестз определялась весовым методом, который, согласно литературным данным, считается достаточно надежным и точным.

Сксизтилирование сими-триазина 67 осуществляли при температуре П0...135°С, давлении 0,1...1,5 МПа в присутствии 0,5..,I,Ç5 ц ас.

NaOH

Csriif CfHu

<bj

При этой в зависимости от продолжительности процесса (1,5...3 ч} и температуры были получены продукты оксиэтилирования 137 со степень» оксиэтилирования от 8,5 до 18,6.

Анализ ИК-спектров оксиэтилированных производных симм-триазина 157 свидетельствует о том, что в данных условиях конденсация симм-триазина 67 с оксидом этилена происходит исключительно по НО-группам

/?-оксиэтильных фрагментов, а аминогруппа остается незатронутой. В ИК-спектрах этих производных наблюдаются интенсивные максимумы поглощения в области 1675...1665 см-*, относящиеся к деформационным колебаниям К-Н в первичных аминогруппах. В спектрах присутствуют также интенсивные полосы поглощения, характерные для оксиэтилированных звеньев: II30...II25(3,S С-О-С), 950...935 Os С-О-С), 890... 880, 840...830, 610...575 и 535 см"1.

Оксизтилирование амино-симм-триазинов 61, 63 и 70 проводили при температуре I60...I85°C, давлении 0,5..Л,2 МПа в присутствии 3...5% нас.воды. При нагревании реакционной смеси в течение 2 часов при 150°С заметного поглощения оксида этилена не наблюдалось. При температуре 160°С после проведения реакции в течение 2 часов привес продуктов оксиэтилирования соответствовал конденсации 5,0... 6,2 молей оксида этилена, а при I85°C - II,4...14,5 молей оксида этилена.

* * "PY 4 п СН,-СИг ufr

(сн^^т ш щшнюу-н

6i,63jf0 Ш...1Ч0

61. Ш ß=C5HI]:; 63, 139 E=CgHI7; 70, 140 ВгЗ-Ру; к. =5,0...14,5 .

В ИК-спектрах оксиэтилированных продуктов 138...140 наблюдаются максимуш поглощения средней интенсивности в области 1520... 1510 см"-1, относящиеся к плоскостным деформационным колебаниям V -Н

во вторичной аминогруппе. Это свидетельствует о наличии в синтезированных образцах только одной полиоксиэтиленовой цепочки.

Оксиэтилированные производные симм-триазина 137...140 представляют собой вязкие окрашенные масла, незастывающие до -15... -25°С, хорошо растворимые в воде, спирте, ацетоне и бензоле. Для полученных образцов веионогенных ПАВ на основе симм-триазина были определены основные коллоидно-химические характеристики - температура помутнения, поверхностное натяжение ( С ) водных растворов, крих"ческая концентрация мицеллообразования (ККМ), а также эмульгирующая способность и пенообразующая способность.

3. Возможные пути практического использования

синтезированных соединений 3.1. Исследование биологической активности полученных веществ

Из числа синтезированных в данной работе производных сшш-триа-зина 32 соединения прошли госрегистрацию в ВНЦ по безопасности лекарственных средств (НИИлекарств, г.Купавна). У 17 соединений выявлена определенная фармакологическая активность, из них наиболее перспективными являются 8 соединений, проявляющих диуретическую (соединения 20, 30, 69 , 86), противовоспалительную (соединения 47 и 52), анальгетическую (соединения 23 и 88) и седативную активность (соединение 86). при низкой токсичности. При широком и разностороннем изучении фармакологических свойств этих веществ они могут пополнить арсенал эффективных лекарственных препаратов, применяемых в медицине.

Серия синтезированных симм-триазинов (всего 23 соединения) были переданы во Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений (ВНИТИГ, г. Уфа) для проведения испытаний на гербицидную и фунгицидную активность. Установлено, что ряд симм-триазинов, содержащих трихлорметильные груп-

пировки (соединения 20...22, 91, 95, 102 и 133), являются перспективными гербицидами. Испытания показали, что эмино-симн-триазшш 23, 46 и 72 обладают значительным фунгицидным действием по отношению к возбудителям фитофтороза томатов, а также против вилта хлопчатника.

3.2. Противоизносные присадки к смазочным наслаа Ряд синтезированных в данной работе 2-амино-сиыи-триазинов (соединения 9, 16, 31) и ^-замещенных 2,4-диаш5НО-симм-триазинов (соединения 63 и 76), а также триазинилсодержащих мочевин (соединения 119, 124 и 127) были испытаны в качестве противоизносных присадок к смазочным маслам.

Б качестве объектов сравнения были выбраны известные противоизносные присадки - диизобутилдитиофосфаг цинка и да(додецилфенил)-дитиофосфат цинка. В качестве минеральной основы использовали пасло 15-11, в которое исследуемые присадки вводили в количестве 0,5...3,02 нас. Установлено, что исследованные производные сшш-триазина являются достаточно эффективными противоизкосными присадками к смазочным дослан. Наиболее высокими противоизносныш свойствами из числа исследованных продуктов обладают производные симм-триазина, содержащие карбамидныз фрагменты - соединения Д9 и 124. По противоизносныа свойствам эти соединения в заданном реяше трения не уступают дитио-фосфатан цинка, особенно при наиболее характерных для присадок подобного назначения концентрациях (1-2^ мае.).

3.3, Ингибиторы термической полимеризации виниларомзтических соединений В качестве ингибиторов термической полимеризации виниларомати-ческих соединений были испытаны ^ -замещенные 2,4-диамино-симы-триа ЗИНЫ (соединения 61, 65, 70, 78, 80 и 59). Проверка ингибирующей активности амино-симы-триазинов осуществлялась на примера термополимеризации стирола и 2-нетил-5-зинилпиридина. Характеристикой ингибитор служил индукционный период, з течение которого не происходила полиме

ризация мономера, а также содержание полимера через 15 ч и к концу индукционного периода.

Как показали испытания, при использовании этих ингибиторов время индукции увеличивается на 3...9 ч, а выход полимера уменьшается примерно в 2...4 раза. Лучшие результаты показали 2-амино-4-димети-ламино-6-(пирид-3-ил)-(70) и 2-амино-4~(пирид-2-иламино)-б-(пирид-3-ил)-симм-триазин (89).

3.4. Ингибиторы коррозии стали в кислых водныхчсредах Оксиэтилированные производные симм-триазина 157...140 были испытаны в качестве ингибиторов коррозии стали в 15%-ном растворе соляной кислоты при температуре 20...90°С. Ингибирующую способность определяли весовым методом. Эффективность испытанных неионогенных ПАВ достигает 93...98% степени защиты металла при расходе ингибитора 0,3 г/л, что значительно превосходит применяемые в настоящее время ингибиторы коррозии.

3.5. Катализаторы кехфазного переноса Оксиэтилированные производные симм-триазина, содержащие две по-лиоксиэтиленовые цепи (соединения 137) были испытаны в качестве катализаторов межфазного переноса в реакциях нуклеофильного замещения. Указанные производные оказались эффективными катализаторами при малых концентрациях (0,01% мол.) в реакциях алкилгалогенидов (1-бром-октана и бензилхлорида) с такими реагентами как ^аЭ , МдСМ ,

, НМО}, , ацетат натрия и бутилмеркаптан. Реакции нуклеофильного замещения проводили з водной среде при температуре 55...80°С, молярном соотношении алкилгалогенид:реагент, равном 1:3, в течение

9

3...5 ч. Было установлено, что наибольший каталитический эффект проявляют образцы ПАВ, степень оксиэтилирования которых составляет 15,0...18,6. При использовании этих производных выход продуктов нуклеофильного замещения составлял 83...94% от теорет.

- 24 -

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработаны перспективные методы получения 2-амино-4,6-диза-мещенных сшш-триазинов на основе реакций циклоконденсации гуанидина и его производных с нитрилами, иминоэфирами и сложными эфирами алифатических и пиридинкарбоновых кислот.

2. Показано, что конденсация бигуанидов с эфирами алифатических и пиридинкарбоновых кислот в присутствии этилата натрия дает М -замещенные 2,4-диаыино-симм-триазины, содержащие алкильные или пиридиль-ные радикалы.

3. Установлено, что Ы -пиридилбигуанид вступает в конденсацию с эфирами различных кислот с образованием 2-амино-4-пиридилаыино-6~за-мещенных симы-триазинов, причем продолжительность реакции и выход целевых- продуктов зависят от природы исходных эфиров.

4. Изучены реакции совместной циклотримеризации трихлорацетонит-'рила с нитрилами алифатических и пиридинкарбоновых кислот, в результате которых синтезированы 2-алнил- или 2-пиридил-4,§-бис(трихлорые-аил)-симы-триазины. Найдены оптимальные условия получения этих соединений,

5. Исследовано взаимодействие 4,6-бис(трихлорметил)-симм-триа-зинов с аммиаком и алифатическими аминами» Показано, что в зависимости от условий реакции происходит ступенчатое замещение СХ^С-груп-пирозок на аминогруппы.

6. В результате цианэтилирования амино-симм-триазинов синтезированы М , ^ -дицианэтилыше производные. Предложен метод получения карбамидных производных симм-триазина, заключающийся в конденсации ашно-сюш-триазинов с нитроыоче виной и арилизоцианатами»

7. В результате конденсации некоторых производных симм-триазина с оксидом этилена получены образцы неионогеннкх ПАВ нового типа и изучены их физико-химические и коллоидные свойства.

8. Среди синтезированных производных симм-триазина найдены но-

вые малотоксичные вещества с антидиуретическим, противовоспалительным, анальгетическим и седативным действием, а также соединения, проявляющие гербицидную и фунгицидную активность.

9. Выявлена возможность использования некоторых из синтезированных соединений в качества противоизноскых присадок к сказочный маслам, ингибиторов полимеризации вкнилароматических мономеров, пк-Г'.'0кторов коррозии стали в кислых средах и катализаторов кежшазного переноса в реакциях нуклоофильного замещения,

.ТС, Б рамках ККТП "Реактив", разработано 14 методик синтеза новых химических' реактивов, на которые угверздекы технические условия ст-расли и которые внесены в каталоги Всесоюзного объединения "Оовзре-актив"»

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях: .То Евларев Б.И., Езллуль М., Лунин А.@. Сянтез нвионогеннюс ШБ на ссново аиино- к дааыиио-сшш-триезинов// Тез.докл. з сб."Всесоюзная контракция по ПАВ и сырью для их производства-1. - Волгодонск IP84» - c.G2-83.

2. Келсрезз ЕЛ!.. Дпби А., Ееллуль М., Лунан А.Ф. Синтез пет-b'jгетт: пае ка ссноге щюкзводеых алгол-сикм-грй53ипоз//Тсз .докл. 2 сб» "Всбссгякая ксн^ерекцкя ко Л£В и енрьк для лх прилггодстза"'.

- 2олрсдокскс - 1SS4. - с.22-23.

КбЛЕреь Б .И., Дпби А.. Ееллуль П., Караганов P.A., Петелах П.И., Шгаокуров В.А..Синтез яроизводных сиым-триазина из нитрилов кэрбоновых кислог//Тез,докл. в сб. "I Региональное совещание по хи-икческта реактивая республик Средней Азии п Казахстана". - Душанбе.

- 1926. - с. 194.

4. Караханов P.A., Диби А., Беллуль М., Келарев В.И. Синтез соединений ряда симм-триазива на основе имикозфиров карбоновых кислот/Дез. докл. е сб. "I Региональное совещание по химическим реак-

тивам республик Средней Азии и Казахстана". - Душанбе. - 1986. -с. 244.

5. Келарев Б.И., Беллуль М., Караханов P.A., Диби А., Лунин А.Ф. Синтез и свойства производных сшш-триазина. 5. Синтез и масс-спект-роиетрическое изучение карбамидных производных симм-триазина./Димия гетероцикл. соед. - 1987. - ЙЗ. - с. 356-362.

6. Келарев Б.И., Караханов P.A., Беллуль М., Ушакова Р.Л., Микая А.И., Синтез и свойства производных симм-триазина. 7. Синтез пиридилзамещенных 2-амино- и 2,4-диамино-симм-триазинов// Химия гетероцикл. соед. - 1988. - tt5. - с. 674-680.

7. Келарев В.И., Беллуль Ы., Завьялов В.И., Диби А., Головин А.Н., Лисицын Е.А., Караханов P.A., Синтез W -замещенных 2,4-диамино-6-алкил-1,3,5-триазинов, содержащих длинные алкильные радикалы// Ж. орган, химия. - 1988. - т.24. - вып.5. - с. II00-IIQ5.